Cinq systèmes de refroidissement innovants pour centres de données

Alors que la demande en matière de traitement de données continue d’augmenter, le besoin de solutions de refroidissement efficaces augmente également. Les méthodes de refroidissement traditionnelles sont non seulement gourmandes en énergie, mais elles sont également difficiles à suivre avec la chaleur générée par les équipements informatiques modernes. En réponse, une vague de systèmes de refroidissement innovants pour centres de données a émergé, remodelant le paysage de la gestion des centres de données.

Le refroidissement liquide est une innovation révolutionnaire qui modifie considérablement la façon dont les centres de données sont refroidis et constitue l'une des technologies de refroidissement les plus populaires disponibles aujourd'hui. Il existe de nombreux types de systèmes de refroidissement liquide, et chaque nouvelle innovation offre une plus grande efficacité.

Le refroidissement direct des puces est une technologie de refroidissement liquide plus nouvelle. Contrairement aux méthodes traditionnelles de refroidissement par air, qui refroidissent indirectement les équipements du centre de données en refroidissant l'air ambiant, le liquide de refroidissement (généralement diélectrique ou non conducteur) est intégré au matériel du serveur via un réseau de petits tuyaux ou microcanaux, permettant au liquide de refroidissement d'être acheminé. directement aux points chauds des différents composants du serveur, y compris l'unité centrale (CPU) et d'autres puces. Cette technique est couramment utilisée dans les environnements informatiques hautes performances, tels que les supercalculateurs et les centres de données qui hébergent des applications gourmandes en énergie et générant beaucoup de chaleur.

Le refroidissement par immersion en deux phases est un moyen innovant et efficace de refroidir les systèmes informatiques hautes performances, notamment les serveurs et les équipements des centres de données. Contrairement aux méthodes traditionnelles de refroidissement par air ou liquide, le refroidissement par immersion biphasé submerge complètement les composants matériels dans un liquide de refroidissement diélectrique ou non conducteur spécialement conçu. Ce liquide de refroidissement est généralement un liquide de refroidissement synthétique en deux phases : liquide et vapeur. Avec un point d'ébullition de 50 degrés, c'est un meilleur conducteur de chaleur que l'air, l'eau ou l'huile. La vapeur formée par l’interaction entre le liquide et le composant chauffant favorise passivement le transfert de chaleur.

Le refroidissement par immersion biphasé présente plusieurs avantages. Le premier est une plus grande efficacité et des économies d’énergie. Par rapport au refroidissement par air, cette technologie de refroidissement présente un avantage d'efficacité > 90 %. De plus, comme les composants ne sont pas affectés par les changements de température, la technologie améliore également la fiabilité. Dans le même temps, il permet également le déploiement de matériel haute densité, car il élimine le besoin de circulation d'air et de grande infrastructure de refroidissement.

Le refroidissement géothermique existe depuis un certain temps, mais peu de centres de données ont pu profiter de son faible coût et de ses avantages environnementaux. Il s'agit d'une température relativement stable et fraîche sous la surface de la Terre, c'est-à-dire que l'énergie géothermique ou la chaleur provenant du sol agit comme un radiateur, plutôt que de libérer de l'air à l'extérieur comme le font les climatiseurs traditionnels. Un réseau de canalisations enterrées (appelées boucles de surface) contient un fluide caloporteur, généralement un mélange d'eau et d'antigel. Le système traverse des puits souterrains verticaux remplis de charges de transfert de chaleur. Le fluide caloporteur contenu dans le tuyau absorbe la chaleur de l’intérieur du bâtiment, y compris des équipements du centre de données, pendant le refroidissement. Lorsque le fluide circule dans la boucle de surface, il échange de la chaleur avec le milieu souterrain plus froid.

Le refroidissement géothermique est considéré comme une solution de refroidissement verte et durable car il réduit considérablement les émissions de gaz à effet de serre et la dépendance aux combustibles fossiles.

Le refroidissement liquide par microcanal est une extension du refroidissement liquide direct des puces avec l'ajout de plaques froides ciblant directement le CPU, le GPU et les modules de mémoire pour dissiper efficacement la chaleur générée par les composants électroniques. Cette méthode de refroidissement utilise de petits canaux ou microcanaux complexes pour acheminer le liquide de refroidissement à proximité de la source de chaleur, améliorant ainsi la dissipation thermique et les performances thermiques.

Les échangeurs de chaleur à microcanaux sont généralement constitués de matériaux tels que le cuivre ou l'aluminium et se composent de nombreux petits canaux, généralement de l'ordre du micron. Ces canaux sont conçus pour être très compacts et efficaces en matière de transfert de chaleur, réduisant ainsi la taille de 10 à 30 % et le poids de 60 %, réduisant ainsi considérablement l'encombrement du centre de données. Cette méthode de refroidissement réduit également les coûts, car les coûts en réfrigérant et en matériaux sont moindres.

Le refroidissement liquide par microconvection utilise un grand nombre de minuscules jets de fluide conçus avec précision dans un module de refroidissement compact, ce qui modifie les performances de refroidissement au niveau de la puce. La technologie a été créée pour améliorer les performances des applications dotées des profils les plus gourmands en calcul. Étant donné que le refroidissement par microconvection facilite le flux vertical vers l'appareil, augmentant ainsi le coefficient de transfert de chaleur de dissipation thermique, l'utilisation de matériaux d'interface thermique est éliminée.

Le refroidissement liquide par microconvection est particulièrement utile dans les situations où les méthodes de refroidissement traditionnelles ne fournissent pas une capacité de refroidissement suffisante ou lorsque la taille et le poids de la solution de refroidissement doivent être minimisés. Il s’agit d’un domaine de recherche et de développement en cours de techniques de gestion thermique.

Les systèmes de refroidissement innovants des centres de données changent la façon dont nous gérons et entretenons l’infrastructure informatique massive qui alimente le monde numérique. L’adoption de ces technologies avancées améliorera non seulement les performances et la longévité des équipements des centres de données, mais contribuera également à un avenir numérique plus vert et plus durable.